【手続補正書】
【提出日】平成18年6月9日(2006.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  動物体から事前選択した１つの解剖学的部分に対して放射線治療を行う際に使用される実時間放射線治療計画システムであり、
Ａ    前記解剖学的部分に対応する画像データを生成する撮像手段を自動的に位置決めするためのステッパと、
Ｂ    少なくとも１つの中空針をテンプレートの誘導下に前記解剖学的部分内の１つの位置に挿入するための手段と、
Ｃ    前記解剖学的部分の容積内で空間的関係を持つ複数の位置を決定し、前記少なくとも１つの中空針を通じて少なくとも１つのエネルギー放出源を前記解剖学的部分内の前記複数の位置に挿入するための放射線送出手段と、
Ｄ    前記放射線治療を実行するための放射線治療計画を生成するための処理手段とを有し、前記放射線治療計画は、
治療対象となる前記解剖学的部分の解剖学的形状及び容積内における前記中空針のうち１本以上の針の最適配置方法の数、位置、方向及び評価と、
放出される放射線量とに関する情報とを含む放射線治療計画システムにおいて、
前記処理手段は、前記撮像手段で得た画像データを前記解剖学的部分の三次元画像に変換するための、少なくとも前記解剖学的部分内の特定器官と前記針に対する三次元撮像アルゴリズムと三次元画像区分アルゴリズムとを備え、
少なくとも１つの単目的又は多目的の解剖学による遺伝的最適化アルゴリズムを用いて、
事前計画又は仮想シミュレーションのために、前記処理手段は、前記少なくとも１つの単目的又は多目的の解剖学による遺伝的最適化アルゴリズムを用いて、実時間で前記中空針の最適数及びその少なくとも１本の位置と、各中空針内部の前記エネルギー放出源の位置と、各位置における前記エネルギー放出源の滞留時間とを決定するように構成される一方、
事後計画用に、前記処理手段は、前記少なくとも１つの単目的又は多目的の解剖学による遺伝的最適化アルゴリズムを用いて、実際の針位置と前記エネルギー放出源の各位置における滞留時間とを実時間の三次元画像情報に基づいて決定するように構成され、
各治療計画を生成するために、前記処理手段は、前記三次元撮像アルゴリズム及び前記三次元画像区分アルゴリズムを用いて複数のサンプリング点からなる集合を１組生成し、勾配法に基づくアルゴリズムを用いて前記サンプリング点それぞれの最適放射線量分布を計算するように構成され、
最適放射線量分布の計算のための演算数はサンプリング点数に依存しないことを特徴とする放射線治療計画システム。
【請求項２】  前記治療計画を生成するために、前記解剖学に基づく遺伝的最適化アルゴリズムは、特定の動物体関連データ及び／又はシステム関連データ及び／又は放射線関連データを用いることを特徴とする請求項１に記載の放射線治療計画システム。
【請求項３】  前記動物体関連データは、前記解剖学的部分の形状と定位及び／又は前記解剖学的部分付近又は内部の特定器官の形状と定位に関するデータであることを特徴とする請求項２に記載の放射線治療計画システム。
【請求項４】  前記システム関連データは、テンプレート及び前記動物体の前記解剖学的部分に対するテンプレートの位置及び／又は使用針の寸法及び／又は前記放射線送出手段による前記エネルギー放出源の最小変位距離に関するデータであることを特徴とする請求項２に記載の放射線治療計画システム。
【請求項５】  テンプレートは、対角線方向に見て３．５ｍｍの中間間隔を置いた針穴を持つ格子構造を有することを特徴とする請求項４に記載の放射線治療計画システム。
【請求項６】  テンプレートは、直交方向に見て２．５ｍｍの中間間隔を置いた針穴を持つ格子構造を有することを特徴とする請求項４に記載の放射線治療計画システム。
【請求項７】  テンプレートは穴を持たない電動テンプレートであり、針は誘導チューブを用いて誘導される一方、誘導チューブは仮想テンプレート格子の各位置に位置決め可能であることを特徴とする請求項４に記載の放射線治療計画システム。
【請求項８】  前記テンプレートは、自らをテンプレートのフレームから取り外すことができる取り外し可能なサドル形の体表面装着式のテンプレートであることを特徴とする請求項４に記載の放射線治療計画システム。
【請求項９】  前記放射線関連データは、前記動物体の前記解剖学的部分への処方放射線量及び前記解剖学的部分付近又は内部の前記特定器官への最大放射線被爆線量に関するデータであることを特徴とする請求項２に記載の放射線治療計画システム。
【請求項１０】  放射線量分布計算のための勾配法に基づくアルゴリズムは、以下の関係式に基づくことを特徴とする請求項１に記載の放射線治療計画システム。
【数１】
2004041725.tif 000001
ただし、ｍｓ及びｍｖはそれぞれ治療対象となる解剖学的部分の表面及び解剖学的部分内部における平均線量値、Ｎｓ及びＮｖは対応するサンプリング点数、ｄｉｓ、ｄｉｖ及びｄｉＯＡＲはそれぞれ解剖学的部分の表面、解剖学的部分内部及び特定器官内部のｉ番目サンプリング点における線量率、
【数２７】
2004041725.tif 000002
【数２８】
2004041725.tif 000003
及び
【数２９】
2004041725.tif 000004
はそれぞれ解剖学的部分表面、解剖学的部分内部及び特定器官内部のｉ番目サンプリング点及びサンプリング点に対するエネルギー放出源のｌ番目滞留位置の線量カーネル、Ｎｄは滞留位置数である。
【請求項１１】  処理手段は、以下のアルゴリズムによって各サンプリング点の線量分散ｆｓ及び解剖学的部分内部での高線量値の発生を最小化するように構成されることを特徴とする請求項１０に記載の放射線治療計画システム。
【数２】
2004041725.tif 000005
ただし、ｆｖは線量分布分散である。
【請求項１２】  処理手段は、以下のアルゴリズムによって各特定器官の線量分散ｆＯＡＲを最小化するように構成されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の放射線治療計画システム。
【数３】
2004041725.tif 000006
【請求項１３】  前記サンプリング点は、治療対象となる前記解剖学的部分の境界及び／又は前記特定器官の境界及び／又は１本以上の針の位置を示すことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の放射線治療計画システム。
【請求項１４】  中空針内部に位置するサンプリング点は、放射線量分布計算から除外されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の放射線治療計画システム。
【請求項１５】  前記サンプリング点に対して計算された総放射線量が放出される放射線量に等しいことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の放射線治療計画システム。
【請求項１６】  放射線量分布の推定及びアルゴリズムｆｓ、ｆｖ及びｆＯＡＲの計算に用いられるサンプリング点は準ランダム数発生器を用いて生成されることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の放射線治療計画システム。
【請求項１７】  前記治療計画で仮想決定された各針の位置は、画面上の前記解剖学的部分の三次元画像内に表示され、前記解剖学的部分の現実の位置へ対応中空針を誘導するのに用いられることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の放射線治療計画システム。
【請求項１８】  選択された位置において一本ずつ仮想針に取って代わる実際の針を挿入する最中に得られた解剖学的部分の画像に仮想針が同定され、それらの位置が誘導指示子として表示されることを特徴とする請求項１７に記載の放射線治療計画システム。
【請求項１９】  三次元画像区分アルゴリズム実行後に、遺伝的最適化アルゴリズムが自動的に開始されることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の放射線治療計画システム。
【請求項２０】  事前選択された各解剖学的部分の定義は、前記区分された三次元画像の平行であるが必ずしも隣接しない複数の等高線によって決定される一方、前記隣接等高線間に追加区分が存在するならば、追加中間等高線が挿入されることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の放射線治療計画システム。
【請求項２１】  解剖学的部分の三次元画像内から事前選択された解剖学的部位の定義は、直線又は曲線経路によって及びこの経路に垂直な閉鎖曲線によって決定される一方、閉鎖曲線の形状及び寸法は、複数の方法によって経路に沿って変化しても良いことを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載の放射線治療計画システム。
【請求項２２】  閉鎖曲線が固定寸法の幾何学的曲線として定義されることを特徴とする請求項２１に記載の放射線治療計画システム。
【請求項２３】  事前選択された解剖学的部位は、チューブ状器官及び円又は楕円などの閉鎖曲線として表現される解剖学的部分内の特定器官であり得ることを特徴とする請求項２１に記載の放射線治療計画システム。
【請求項２４】  中空針はその実際の幾何学的寸法で描写されることを特徴とする請求項２１に記載の放射線治療計画システム。
【請求項２５】  針の挿入中、動物体における針の現実位置が前記撮像手段によって実時間で可視化されることを特徴とする請求項１〜２４のいずれか１項に記載の放射線治療計画システム。
【請求項２６】  事前計画中、走査及び三次元再編成の後、各仮想針は、漸次、半自動区分された針に置換されることを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項に記載の放射線治療計画システム。
【請求項２７】  １本又は数本の仮想針を解剖学的部分において対応する実際の針に置換した後に、実際に埋め込まれた針及び残りの仮想針の位置を含む初期構成を用いて新たな治療計画を開始できることを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項に記載の放射線治療計画システム。
【請求項２８】  前記処理手段は、２以上の治療計画を同時に生成し、全ての治療解のうち最良のものの範囲を提供する少なくとも１つの決定論アルゴリズムを使用することを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１項に記載の放射線治療計画システム。
【請求項２９】  患者である動物体から事前選択した１つの解剖学的部分に対して放射線治療を行うのに使用される放射線治療計画を生成する方法であり、少なくとも１本の中空針をテンプレート又は誘導器具の誘導下に前記解剖学的部分内の１つの位置に挿入し、放射線送出手段を用いて前記少なくとも１つの中空針を通じて少なくとも１つのエネルギー放出源を前記解剖学的部分内に送出し、
治療対象の解剖学的部分を撮像する工程と、
前記放射線治療を行うための治療計画を生成する工程とを有し、
前記治療計画は、治療対象の前記解剖学的部分の解剖学的形状及び容積内における前記中空針のうちの１本以上の針の数及び位置と、放出される放射線量とに関する仮想情報とを含む前記方法において、
前記解剖学的部分内の特定器官、針及びエネルギー放出源に対する三次元撮像アルゴリズムと三次元画像区分アルゴリズムを用いて前記撮像手段で得た画像データを解剖学的部分の三次元画像に変換する工程と、
少なくとも１つの単目的又は多目的の解剖学による遺伝的最適化アルゴリズムを用いて、事前計画又は仮想シミュレーションのために、実時間で前記中空針の最適数及びその少なくとも１本の位置と、各中空針内部の前記エネルギー放出源の位置と、各位置における前記エネルギー放出源の滞留時間とを決定する工程と、
各治療計画を生成するために、前記三次元撮像アルゴリズム及び前記三次元画像区分アルゴリズムを用いて複数サンプリング点からなる集合を１組生成する工程と、
勾配法に基づくアルゴリズムを用いて前記サンプリング点それぞれに対して最適放射線量分布を算出する工程とを更に有し、
最適放射線量分布の計算のための演算数がサンプリング点数に依存しないことを特徴とする方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
【従来の技術】
この１０年で放射線治療を行う方法に大きな変化があった。放射線治療の１世紀に亘る目的、即ち、動物体の正常組織は保護しつつ腫瘍などの標的に対して治療線量を送出することは、今や、高度な精巧さを持って達成できるところまで来ている。しかしながら、解剖学的構造を正確に決定可能な三次元撮像技術を用いて達成された大幅な改良にも拘わらず、近接照射治療はこれらの重要な新情報の恩恵を未だ十分には受けていない。